Люди воспроизводят идеально красивые снежинки и украшают ими елки, дома и свои наряды. Говорят, что в природе нет двух одинаковых снежинок, но, если задуматься, откуда кто-то может это знать? Потому что процесс, с помощью которого они образуются, очень специфичен для окружающей среды. Оказывается, что классическая рождественская «звездная» снежинка — это лишь одна из многих форм, которые могут принимать эти кристаллы, и в пределах их микроскопических размеров существует почти безграничное разнообразие.
Снежинка развивается поэтапно, постепенно увеличиваясь в диаметре, прирастая новыми ветвями, а шестикратная симметрия, которую мы видим в кристаллах снега, объясняется способом расположения молекул воды в кристаллической решетке. Отправной точкой является трехмерный шестиугольник, но это может быть и длинный столбик, и плоская пластинка. Обычно они развиваются медленно и симметрично, но при этом сохраняют небольшой размер. Впрочем, шестигранники — не единственная форма.
«Большинство снежинок шестиугольные, но иногда они имеют более треугольную форму, а в редких случаях — почти идеальные равносторонние треугольники, — рассказал IFLScience профессор физики Калифорнийского технологического института доктор Кеннет Либбрехт. — Впервые они были задокументированы около 150 лет назад, и я много раз видел их на улице. Почему они треугольные? Отчасти загадка заключалась в том, что когда вы видите одну, то, скорее всего, увидите и другую, они скапливаются, и ни у кого не было этому объяснения».
К счастью, Либбрехт смог разгадать одну из загадок. Более двух десятилетий он работал над разгадкой многих тайн, окружавших науку о кристаллах снега. Главным достижением стало создание модели, которая могла бы объяснить, почему разные температуры порождают разные формы кристаллов — то, что было загадкой, когда он только начинал свои исследования.
«Это была головоломка, которую, казалось, кто-то должен был разгадать. Для научного сообщества это стыдно, что мы не знаем, как это работает. Я имею в виду, что эти вещи просто падают с неба», — продолжил он.
Очень маловероятно, что две снежинки в дикой природе упадут одинаково, столкнутся с одинаковыми условиями в одно и то же время и приобретут одинаковую структуру.
«В лаборатории я могу заставить две снежинки измениться, и они изменятся одинаково и одновременно. Это говорит о том, что рост снежных кристаллов является детерминированным. Во многом это определяется внешними условиями, и если обеспечить такие условия, то можно получить очень похожие друг на друга снежные кристаллы», — говорит Либбрехт.
Он сравнивает это с тасовкой колоды карт и подсчетом шансов на то, что вам снова выпадут те же карты.
«Мы не можем с уверенностью сказать, что этого никогда не произойдет, но шансы настолько невероятно малы, что почти невозможны. То же самое можно сказать и о двух одинаковых снежинках».
Даже в новогоднем маникюре мы используем снежинки. Ведь снеговик, лось, елка, снежинки, елочные шары — все это напоминает нам о том, что мы должны радоваться празднику, как дети.